淺談降低鍋爐爐渣飛灰含碳量措施

李中輝

摘 ?要：爐渣飛灰含碳量一直為影響鍋爐效率的重要因素之一，也是鍋爐運(yùn)行調(diào)整中的難點(diǎn)。該文研究鍋爐爐渣飛灰含碳量高低對鍋爐燃燒效率的影響，剖析其影響因素，探索降低鍋爐爐渣飛灰含碳量的有效措施，并通過對600MW超臨界鍋爐實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)影響鍋爐爐渣飛灰含碳量的6個主要因素：一次風(fēng)壓、煤粉分離器調(diào)整、配煤摻燒、磨組運(yùn)行情況、配風(fēng)方式和磨煤機(jī)調(diào)整。在實(shí)踐過程中通過運(yùn)行分析探索出一系列有效措施，譬如，對幾臺磨煤機(jī)煤粉分離器進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)一次風(fēng)壓調(diào)整跟蹤管理，合理控制不同煤種的摻燒配比，對運(yùn)行磨組匹配優(yōu)化。在保證安全的情況下，積極、主動地探索提高鍋爐效率措施，實(shí)現(xiàn)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：煤粉鍋爐 ?爐渣飛灰含碳量 ?影響因素 ?有效措施 ?實(shí)施效果

中圖分類號：TK22 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（c）-0070-02

1 ?鍋爐效率主要影響因素

研究發(fā)現(xiàn)影響鍋爐效率發(fā)現(xiàn)其中固體未完全燃燒熱損失以及灰渣物理熱損失與該文研究爐渣飛灰含碳量密切相關(guān)。

1.1 影響鍋爐固體未完全燃燒損失的主要因素

影響鍋爐固體未完全燃燒損失的主要因素有燃料性質(zhì)、燃燒器設(shè)計和布置、爐膛型式和結(jié)構(gòu)、燃燒方式、爐膛溫度、鍋爐負(fù)荷工況、運(yùn)行調(diào)整、燃料的充分燃燒情況。

入爐煤中灰分和水分越少，揮發(fā)分含量越高，煤粉顆粒越細(xì)，則固體未完全燃燒損失越小。鍋爐負(fù)荷工況的變化對煤粉的燃燒也有重要影響，負(fù)荷突升突降，容易造成煤粉的不充分燃燒，導(dǎo)致爐渣和飛灰含碳量升高，固體未完全燃燒損失增加，鍋爐效率降低。

1.2 影響鍋爐灰渣物理熱損失的主要因素

由灰渣物理熱損失的計算公司可以得出，鍋爐灰渣物理熱損失大小主要取決于煤中灰的含量以及爐渣、飛灰、沉降灰的相對含量和灰渣溫度。

如果入爐煤中灰分含量高，煤粉在燃燒過程中灰分所攜帶熱量損失增大。爐渣、飛灰相對含量高，所攜帶的熱量損失一定會增大，導(dǎo)致鍋爐熱效率降低。

2 ?實(shí)踐過程調(diào)查分析

中部地區(qū)某電廠為600MW超臨界火電燃煤機(jī)組，鍋爐是由上海鍋爐廠設(shè)計生產(chǎn)的超臨界參數(shù)、單爐膛、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)露天布置的燃煤鍋爐，配備6臺中速磨煤機(jī)，燃燒系統(tǒng)采用分級燃燒技術(shù)，鍋爐排渣系統(tǒng)采用刮板式撈渣機(jī)。

自2016年1～9月，對2015年全年的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，影響鍋爐效率因素之一是鍋爐爐渣飛灰含碳量，同時考慮到目前輔機(jī)運(yùn)行方式及集控可控因素，發(fā)現(xiàn)對制粉系統(tǒng)，風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，可有效地降低鍋爐爐渣飛灰含碳量。

3 ?影響鍋爐爐渣、飛灰原因分析

根據(jù)影響鍋爐效率的主要因素中固體未完全燃燒熱損失和灰渣物理熱損失，確定通過運(yùn)行方式調(diào)整以及組織協(xié)調(diào)可改變鍋爐爐渣飛灰含碳量的方法，主要包括以下幾類方法：（1）優(yōu)化一次風(fēng)壓;（2）優(yōu)化入爐煤粉細(xì)度;（3）優(yōu)化配煤摻燒方式;（4）優(yōu)化制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式;（5）優(yōu)化二次風(fēng)配風(fēng)方式。

3.1 一次風(fēng)壓

煤粉細(xì)度直接影響飛灰可燃物的變化，煤粉越細(xì)，越均勻，則與空氣接觸的單位質(zhì)量的煤粉面積與體積增大，燃燒越充分，在爐膛中能燃盡。如果一次風(fēng)壓力過高，進(jìn)入爐膛的一次風(fēng)比率增加，二次風(fēng)比率下降，磨煤機(jī)一次風(fēng)速過大，攜帶的煤粉顆粒過大，在爐膛中停留時間更短，燃燒時間不足，在爐膛中燃燒不充分，最終導(dǎo)致爐渣飛灰含碳量升高。

3.2 分離器調(diào)整

常見分離器有粗粉分離器和旋風(fēng)分離器，該廠設(shè)計時采用粗粉分離器，運(yùn)行中磨煤機(jī)分離器擋板不能在線調(diào)節(jié)，需要人為手動操作分離篩網(wǎng)大小，操作危險系數(shù)大，難度大，不利于煤粉細(xì)度調(diào)整，造成煤粉細(xì)度與鍋爐負(fù)荷及磨給煤量不相匹配，進(jìn)入爐膛燃燒不充分，導(dǎo)致爐渣飛灰含碳量升高。

3.3 配煤摻燒

該廠鍋爐設(shè)計煤種為陜西黃陵煤和河南平頂山煤，校核煤種為淮南煤，由于動力煤價較高，在運(yùn)行過程中摻燒印尼煤、澳煤以及當(dāng)?shù)孛嘿|(zhì)較差的汽車煤。在摻燒低劣質(zhì)煤種時容易導(dǎo)致鍋爐層間燃燒不穩(wěn)定，爐渣飛灰含碳量升高。

3.4 磨組運(yùn)行情況

該廠鍋爐燃燒系統(tǒng)按中速磨冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)設(shè)計，1臺鍋爐配備6臺中速磨煤機(jī)，5臺磨煤機(jī)可帶滿負(fù)荷，1臺磨煤機(jī)備用。由于磨組運(yùn)行不合理，C/D磨出力不足，導(dǎo)致爐膛熱負(fù)荷分布不均，煤粉燃燒不完全，爐渣飛灰含碳量升高。

3.5 配風(fēng)方式

由于鍋爐采用四角切圓燃燒方式，二次風(fēng)門設(shè)計個數(shù)較多，存在故障點(diǎn)多，校驗(yàn)工作量大，且燃燒器擺角存在單角脫落，二次風(fēng)配風(fēng)難度大，容易造成配風(fēng)不合理，鍋爐燃燒組織不佳，煙氣溫度存在偏差，導(dǎo)致爐渣飛灰含碳量升高。

4 ?對策計劃及實(shí)施

4.1 一次風(fēng)壓優(yōu)化

運(yùn)行過程中降低一次風(fēng)壓，減少磨一次風(fēng)量，合理調(diào)整風(fēng)煤比，降低一次風(fēng)壓至7.0kPa，保證機(jī)組出力情況下，降低磨一次風(fēng)量。

4.2 分離器優(yōu)化

大修時#1爐D、E磨已改造成動態(tài)分離器，根據(jù)磨煤機(jī)出力合理調(diào)整動態(tài)分離器頻率。不能將頻率設(shè)置過高，否則容易導(dǎo)致煤粉細(xì)度過小，磨煤機(jī)電耗增加，磨溫降低。也不能將頻率設(shè)置過低，使煤粉細(xì)度過大，煤粉進(jìn)入爐膛后不容易充分燃燒，造成鍋爐效率降低以及氮氧化物的含量升高，且不利于低負(fù)荷鍋爐穩(wěn)定燃燒。

4.3 摻燒鍋爐合適的煤種

根據(jù)機(jī)組負(fù)荷，合理配煤，高負(fù)荷時段減少入爐低劣質(zhì)煤及低揮發(fā)份煤種，減少汽車煤等劣質(zhì)煤摻燒，保證磨煤機(jī)出力充足，防止發(fā)生煤量過高造成磨煤機(jī)堵磨事故。低負(fù)荷時段合理配置一定量的劣質(zhì)煤種，保證鍋爐總煤量，合理安排每臺磨煤機(jī)煤量，盡量在中上層摻燒，保證鍋爐穩(wěn)定燃燒和煤粉在爐膛充分燃燒。通知化驗(yàn)人員及時化驗(yàn)入爐煤質(zhì)情況。

4.4 運(yùn)行磨組匹配優(yōu)化

運(yùn)行過程中，需合理安排磨檢修時間，根據(jù)檢修需要合理安排檢修時機(jī)，根據(jù)負(fù)荷情況安排合適的磨組運(yùn)行方式。在高負(fù)荷時段不宜安排磨煤機(jī)檢修，容易導(dǎo)致磨煤機(jī)煤量過大，煤粉細(xì)度增大，燃燒不充分，爐渣飛灰含碳量升高。

5 ?實(shí)施效果

以該廠600MW超臨界機(jī)組，爐渣飛灰含碳量每變化1.0%影響機(jī)組煤耗1.43g/kWh。2016年鍋爐平均爐渣飛灰含碳量同比降低1.13%，綜合降低機(jī)組煤耗1.61g/kWh;截至11月公司機(jī)組發(fā)電量55億kWh，累計標(biāo)煤單價按738元/t計。鍋爐灰渣可燃物指標(biāo)的提升為公司節(jié)約了發(fā)電成本（55×1.61×738）×100 =653.5（萬元）。

6 ?結(jié)語

鍋爐爐渣、飛灰含碳量的高低不僅影響鍋爐燃燒效率，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，而且關(guān)乎環(huán)保，涉及環(huán)保考核指標(biāo)，意義重大。降低鍋爐爐渣、飛灰含碳量需要加強(qiáng)宣傳教育，制定節(jié)能目標(biāo)，實(shí)行獎懲激勵機(jī)制，進(jìn)一步提高人員的節(jié)能降耗意識。形成制度化管理，通過機(jī)組性能試驗(yàn)等方法不斷摸索機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和調(diào)整手段，并形成標(biāo)準(zhǔn)性文件，指導(dǎo)運(yùn)行人員經(jīng)濟(jì)調(diào)整，嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能降耗技術(shù)性規(guī)定、規(guī)程，積極參與小指標(biāo)競賽。

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